Сцинтилляционные детекторы CsI и SrI₂ (Eu) со съемом сигнала кремниевыми фотоумножителями с порогом регистрации ниже 200 эВ

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Обсуждаются концепции детекторов из неорганических сцинтилляторов CsI(pure) и SrI2(Eu) со съемом светового сигнала матрицами кремниевых фотоумножителей. Данные детекторы предполагается использовать при низких температурах для регистрации сигналов со сверхнизким энерговыделением. Приводятся результаты измерения светосбора прототипов детекторов. Получены удельные светосборы на уровне 30–40 фотоэлектронов на один кэВ выделенной в детекторах энергии. Исследованы зависимости тепловых шумов и оптической связи кремниевых фотоумножителей от температуры. Показано, что использование детекторов при отрицательных температурах позволяет эффективно подавить шумы фотодетекторов и обеспечить порог регистрации на уровне нескольких фотоэлектронов. Данные детекторы могут быть востребованы в различных фундаментальных и прикладных областях, в частности, в физике низкоэнергетичных нейтрино.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

A. Баранов

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Autor responsável pela correspondência
Email: saip07@mail.ru
Rússia, 108840, Москва, Троицк, ул. Физическая, 27; 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

A. Ивашкин

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: saip07@mail.ru
Rússia, 108840, Москва, Троицк, ул. Физическая, 27

С. Мусин

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет)

Email: saip07@mail.ru
Rússia, 108840, Москва, Троицк, ул. Физическая, 27; 141701, Долгопрудный, Московская обл., Институтский пер., 9

Г. Салахутдинов

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: baranov@inr.ru
Rússia, 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

A. Стрижак

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет)

Email: saip07@mail.ru
Rússia, 108840, Москва, Троицк, ул. Физическая, 27; 141701, Долгопрудный, Московская обл., Институтский пер., 9

Bibliografia

  1. Юхимчук А.А., Голубков А.Н., Максимкин И.П. и др. // Физмат. 2023. Т. 1. №1. С. 5.https://doi.org/10.56304/S2949609823010057
  2. Akimov D., Berdnikova A., Belov V. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2016. V. 675. P. 012016.https://doi.org/10.1088/1742-6596/675/1/012016
  3. Collar J.I., Fields N.E., Hai M., Hossbach T.W., Orrell J.L., Overman C.T., Perumpilly G., Scholz B. // Nucl. Instrum. Meth. 2015. V. 773. P. 56.https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.11.037
  4. Aalseth C.E., Barbeau P.S., Colaresi J. et al. // Phys. Rev. 2013. V. 88. P. 012002.https://doi.org/10.1103/PhysRevD.88.012002
  5. Beda A.G., Brudanin V.B., Egorov V.G., Medvedev D.V., Shirchenko M.V., Starostin A.S. // Phys. Part. Nuclei Lett. 2010. V. 7. P. 406.https://doi.org/10.1134/S1547477110060063
  6. Moszynski M, Balcerzyk M., Czarnacki W. // NIM. 2005. V. 537. P. 357.https://doi.org/10.1016/j.nima.2004.08.043
  7. Ding K., Chernyak D., Liu J. // Eur. Phys. J. C. 2020. V. 80. P. 1146.https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-08712-2
  8. Lewis C.M., Collar J.I. // Phys. Rev. C. 2021. V. 104. P. 014612.https://doi.org/10.1103/PhysRevC.104.014612
  9. Liu F., Fan X., Sun X., Liu B., Li J., Deng Y., Jiang H., Jiang T., Yan P. // Sensors. 2022. V. 22. P. 1099.https://doi.org/10.3390/s22031099
  10. Boulay M.G., Camillo V., Canci N. et al. // Front. Phys. 2023. V. 11.https://doi.org/10.3389/fphy.2023.1181400
  11. Kim Y.D., Hahn I.S., Hwang M.J. et al. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A. 2005. V. 552. № 3. P. 456.https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.06.080
  12. Lee H.S. et al. (KIMS Collaboration) // Physics Letters B. 2006. V. 633. № 2–3. P. 201.https://doi.org/10.1016/j.physletb.2005.12.035
  13. Takabe M., Kishimoto A., Kataoka J., Sakuragi S., Yamasaki Y. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A. 2016. V. 831. P. 260.https://doi.org/10.1016/j.nima.2016.04.043
  14. Alekhin M.S., Khodyuk I.V., de Haas J.T.M., Dorenbos P. // IEEE Transactions on Nuclear Science. 2012. V. 59. № 3. P. 665.https://doi.org/10.1109/TNS.2012.2188544
  15. Belli P., Bernabei R., Cerulli R. et al. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A. 2012. V. 670. P. 10.https://doi.org/10.1016/j.nima.2011.12.051

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Amplitude spectra of noise (a) and gamma radiation from a ⁵⁷Co source (b), obtained during measurements on a CsI(pure) scintillator measuring 15×15×15 mm³.

Baixar (25KB)
Metadados
3. Fig. 2. Dependence of the thermal noise frequency on the registration threshold for different values ​​of overvoltage on a silicon photomultiplier.

Baixar (22KB)
Metadados
4. Fig. 3. Amplitude spectra of noise of the SiPM matrix (left) and gamma radiation from the ²⁴¹Am source (right) for a SrI₂(Eu) scintillator measuring 13×13×13 mm³.

Baixar (26KB)
Metadados
5. Fig. 4. Low-amplitude spectra of signals from the SiPM matrix at temperatures of +6°C (left) and –65°C (right).

Baixar (26KB)
Metadados
6. Fig. 5. Dependence of the thermal noise frequency on the SiPM temperature for different amplitude registration thresholds at an overvoltage value of 3.5 V.

Baixar (15KB)
Metadados
7. Fig. 6. Dependence of the optical coupling value between SiPM pixels on the photodetector temperature for two overvoltage values ​​of 3.5 V (red dots) and 4.5 V (blue dots).

Baixar (10KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024